本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金的制備方法，屬于合金制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)將銅粉、鈦粉、鋯份以及鎳粉進(jìn)行混合球磨后，與將廢棄椰殼炭化得到的椰殼多孔碳顆粒進(jìn)行混合攪拌壓制，最后利用放電燒結(jié)法對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)，即可得放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金韌性高，不易斷裂，抗拉強(qiáng)度為1650～1700MPa。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金的制備方法，屬于合金制備
技術(shù)介紹
非晶合金又稱(chēng)金屬玻璃，是將液態(tài)金屬在極短的時(shí)間內(nèi)( 10 -7～10-2 s) 凝固而制得的固體金屬材料。組成非晶合金的原子在空間結(jié)構(gòu)上沒(méi)有晶態(tài)金的周期性和平移對(duì)稱(chēng)性，原子的長(zhǎng)程有序受到破壞，在快速凝固過(guò)程中，由于原子間的相互關(guān)聯(lián)作用，使金屬在小于1.5 nm 的幾個(gè)原子間距的范圍內(nèi)具有液態(tài)金屬的形貌和組分。非晶態(tài)合金在凝固過(guò)程中保持了液態(tài)金屬長(zhǎng)程無(wú)序、短程有序的結(jié)構(gòu)特性，其結(jié)構(gòu)和成分比晶態(tài)金屬材料更加均勻，因而具有獨(dú)特而優(yōu)異的性能。作為一種性能優(yōu)良的金屬材料，非晶合金已經(jīng)在電子工業(yè)、醫(yī)療器械、磁性材料等很多領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)用，在使用過(guò)程中表現(xiàn)出了比晶態(tài)材料更加優(yōu)異的性能，而且還在軍事工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)，還采用焊接方法來(lái)實(shí)現(xiàn)同質(zhì)、異質(zhì)非晶合金的連接以及非晶合金和晶態(tài)合金的連接，從而大大擴(kuò)展非晶合金的尺寸和應(yīng)用，非晶合金焊接過(guò)程中的最大問(wèn)題是晶化問(wèn)題，晶化導(dǎo)致非晶合金性能的下降，為了避免晶化，一是在熔化焊接中盡量選取具有高的玻璃形成能力的合金成分，采用高能量密度的焊接方法；二是在固相焊中選取合理的焊接參數(shù)，把非晶合金加熱到過(guò)冷液相區(qū)，利用其在過(guò)冷液相區(qū)的超塑性進(jìn)行連接，然而，采用焊接技術(shù)獲得大尺寸塊體非晶合金還存在諸如焊接界面面積限制、焊接工藝復(fù)雜等問(wèn)題。雖說(shuō)與晶態(tài)合金相比，非晶合金具有強(qiáng)度高、硬度高等優(yōu)點(diǎn)，但由于沒(méi)有類(lèi)似晶態(tài)合金的晶界、相界和位錯(cuò)等結(jié)構(gòu)，致使其在室溫條件下的失效表現(xiàn)為脆性斷裂，通常會(huì)發(fā)生剪切帶的失穩(wěn)擴(kuò)展導(dǎo)致災(zāi)難性斷裂，在很大程度上制約了非晶合金作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用和發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)非晶合金在焊接過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)晶化問(wèn)題，導(dǎo)致非晶合金性能下降，韌性低，易斷裂，穩(wěn)定性差，很大程度限制了其應(yīng)用和發(fā)展的問(wèn)題，提供了一種通過(guò)將椰殼炭化制備多孔碳，隨后隨后通過(guò)多孔碳對(duì)金屬粉末進(jìn)行吸附，使其在多孔碳表面形成金屬粉末層，隨后放電燒結(jié)后，通過(guò)通氧除去內(nèi)核炭，再在富氫條件下，還原氧化非晶合金的方法。本專(zhuān)利技術(shù)制備的非晶合金韌性高，不易斷裂，且相關(guān)性能較優(yōu)越，可廣泛適用于磁性材料等領(lǐng)域。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)采用如下所述的技術(shù)方案是：（1）收集廢棄椰殼，將其洗凈并晾干，在250～300℃下預(yù)炭化處理2～3h，待預(yù)炭化處理完成后，按10℃/min緩慢升溫至650～700℃，保溫炭化1～2h后，靜置冷卻至室溫，收集炭化椰殼，將其置于球磨機(jī)中，以水為分散介質(zhì)，球磨3～5h后過(guò)篩，制備得80～100目椰殼多孔碳顆粒，備用；（2）按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量40～50份銅粉、30～40份鈦粉、10～15份鋯粉和5～10份鎳粉置于球磨機(jī)中，控制上述金屬粉末大小均為60～80目，隨后對(duì)球磨罐中抽真空并通入氬氣，排除空氣后，再以甲苯為分散劑，球磨處理2～3h，待球磨完成后，收集球磨粉末并過(guò)篩，再在65～80℃下干燥6～8h，制備得140～150目混合粉末；（3）按質(zhì)量比1:8，將步驟（1）制備的椰殼多孔碳顆粒與上述制備的混合粉末置于高速攪拌機(jī)中，在1800～3500r/min下攪拌混合10～15min，收集椰殼炭混合顆粒，將其置于模具中，在20～25MPa下雙向壓制10～20s，隨后將其置于400～450℃下預(yù)熱1～2h；（4）待預(yù)熱完成后，將其置于放電等離子燒結(jié)爐中，控制放電電極與模具間距離為20～30cm，隨后對(duì)放電等離子燒結(jié)爐中通氧氣排出空氣，在550～600V下放電燒結(jié)2～5h，待燒結(jié)完成后，靜置冷卻至室溫，對(duì)其通入氫氣排除氧氣，在氫氣氣氛下，對(duì)其施加200～300V下放電還原燒結(jié)1～2h，靜置冷卻至室溫后，即可制備得一種放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金。本專(zhuān)利技術(shù)制備的放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金飽和磁感為1.56～1.88T，矯頑力低于3A/m，電阻率為135～140μΩ·cm，抗拉強(qiáng)度為1650～1700MPa，厚度為25～30μm。本專(zhuān)利技術(shù)與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：（1）本專(zhuān)利技術(shù)放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金韌性高，不易斷裂，抗拉強(qiáng)度為1650～1700MPa；（2）本專(zhuān)利技術(shù)制備的放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金制備步驟簡(jiǎn)單，所需成本低。具體實(shí)施方式首先收集廢棄椰殼，將其洗凈并晾干，在250～300℃下預(yù)炭化處理2～3h，待預(yù)炭化處理完成后，按10℃/min緩慢升溫至650～700℃，保溫炭化1～2h后，靜置冷卻至室溫，收集炭化椰殼，將其置于球磨機(jī)中，以水為分散介質(zhì)，球磨3～5h后過(guò)篩，制備得80～100目椰殼多孔碳顆粒，備用；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量40～50份銅粉、30～40份鈦粉、10～15份鋯粉和5～10份鎳粉置于球磨機(jī)中，控制上述金屬粉末大小均為60～80目，隨后對(duì)球磨罐中抽真空并通入氬氣，排除空氣后，再以甲苯為分散劑，球磨處理2～3h，待球磨完成后，收集球磨粉末并過(guò)篩，再在65～80℃下干燥6～8h，制備得140～150目混合粉末；接著按質(zhì)量比1:8，將制備的椰殼多孔碳顆粒與上述制備的混合粉末置于高速攪拌機(jī)中，在1800～3500r/min下攪拌混合10～15min，收集椰殼炭混合顆粒，將其置于模具中，在20～25MPa下雙向壓制10～20s，隨后將其置于400～450℃下預(yù)熱1～2h；最后待預(yù)熱完成后，將其置于放電等離子燒結(jié)爐中，控制放電電極與模具間距離為20～30cm，隨后對(duì)放電等離子燒結(jié)爐中通氧氣排出空氣，在550～600V下放電燒結(jié)2～5h，待燒結(jié)完成后，靜置冷卻至室溫，對(duì)其通入氫氣排除氧氣，在氫氣氣氛下，對(duì)其施加200～300V下放電還原燒結(jié)1～2h，靜置冷卻至室溫后，即可制備得一種放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金。實(shí)例1首先收集廢棄椰殼，將其洗凈并晾干，在300℃下預(yù)炭化處理3h，待預(yù)炭化處理完成后，按10℃/min緩慢升溫至700℃，保溫炭化2h后，靜置冷卻至室溫，收集炭化椰殼，將其置于球磨機(jī)中，以水為分散介質(zhì)，球磨5h后過(guò)篩，制備得100目椰殼多孔碳顆粒，備用；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量50份銅粉、40份鈦粉、15份鋯粉和10份鎳粉置于球磨機(jī)中，控制上述金屬粉末大小均為80目，隨后對(duì)球磨罐中抽真空并通入氬氣，排除空氣后，再以甲苯為分散劑，球磨處理3h，待球磨完成后，收集球磨粉末并過(guò)篩，再在80℃下干燥8h，制備得150目混合粉末；接著按質(zhì)量比1:8，將制備的椰殼多孔碳顆粒與上述制備的混合粉末置于高速攪拌機(jī)中，在3500r/min下攪拌混合15min，收集椰殼炭混合顆粒，將其置于模具中，在25MPa下雙向壓制20s，隨后將其置于450℃下預(yù)熱2h；最后待預(yù)熱完成后，將其置于放電等離子燒結(jié)爐中，控制放電電極與模具間距離為30cm，隨后對(duì)放電等離子燒結(jié)爐中通氧氣排出空氣，在600V下放電燒結(jié)5h，待燒結(jié)完成后，靜置冷卻至室溫，對(duì)其通入氫氣排除氧氣，在氫氣氣氛下，對(duì)其施加300V下放電還原燒結(jié)2h，靜置冷卻至室溫后，即可制備得一種放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金。經(jīng)檢測(cè)，本專(zhuān)利技術(shù)制備的放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金飽和磁感為1.88T，矯頑力為2.6A/m，電阻率為140μΩ·cm，抗拉強(qiáng)度為1700MPa，厚度為30μm。實(shí)例2首先收本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金的制備方法，其特征在于具體制備步驟：（1）收集廢棄椰殼，將其洗凈并晾干，在250～300℃下預(yù)炭化處理2～3h，待預(yù)炭化處理完成后，按10℃/min緩慢升溫至650～700℃，保溫炭化1～2h后，靜置冷卻至室溫，收集炭化椰殼，將其置于球磨機(jī)中，以水為分散介質(zhì)，球磨3～5h后過(guò)篩，制備得80～100目椰殼多孔碳顆粒，備用；（2）按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量40～50份銅粉、30～40份鈦粉、10～15份鋯粉和5～10份鎳粉置于球磨機(jī)中，控制上述金屬粉末大小均為60～80目，隨后對(duì)球磨罐中抽真空并通入氬氣，排除空氣后，再以甲苯為分散劑，球磨處理2～3h，待球磨完成后，收集球磨粉末并過(guò)篩，再在65～80℃下干燥6～8h，制備得140～150目混合粉末；（3）按質(zhì)量比1:8，將步驟（1）制備的椰殼多孔碳顆粒與上述制備的混合粉末置于高速攪拌機(jī)中，在1800～3500r/min下攪拌混合10～15min，收集椰殼炭混合顆粒，將其置于模具中，在20～25MPa下雙向壓制10～20s，隨后將其置于400～450℃下預(yù)熱1～2h；（4）待預(yù)熱完成后，將其置于放電等離子燒結(jié)爐中，控制放電電極與模具間距離為20～30cm，隨后對(duì)放電等離子燒結(jié)爐中通氧氣排出空氣，在550～600V下放電燒結(jié)2～5h，待燒結(jié)完成后，靜置冷卻至室溫，對(duì)其通入氫氣排除氧氣，在氫氣氣氛下，對(duì)其施加200～300V下放電還原燒結(jié)1～2h，靜置冷卻至室溫后，即可制備得一種放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種放電燒結(jié)空心Cu基微球非晶合金的制備方法，其特征在于具體制備步驟：（1）收集廢棄椰殼，將其洗凈并晾干，在250～300℃下預(yù)炭化處理2～3h，待預(yù)炭化處理完成后，按10℃/min緩慢升溫至650～700℃，保溫炭化1～2h后，靜置冷卻至室溫，收集炭化椰殼，將其置于球磨機(jī)中，以水為分散介質(zhì)，球磨3～5h后過(guò)篩，制備得80～100目椰殼多孔碳顆粒，備用；（2）按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量40～50份銅粉、30～40份鈦粉、10～15份鋯粉和5～10份鎳粉置于球磨機(jī)中，控制上述金屬粉末大小均為60～80目，隨后對(duì)球磨罐中抽真空并通入氬氣，排除空氣后，再以甲苯為分散劑，球磨處理2～3h，待球磨完成后，收集球磨粉末并過(guò)篩，再在65～80℃下干燥6～8h...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董曉，薛培龍，高玉剛，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：董曉，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32
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